KR101817019B1 - 차량용 제어기 - Google Patents

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KR101817019B1
KR101817019B1 KR1020160167890A KR20160167890A KR101817019B1 KR 101817019 B1 KR101817019 B1 KR 101817019B1 KR 1020160167890 A KR1020160167890 A KR 1020160167890A KR 20160167890 A KR20160167890 A KR 20160167890A KR 101817019 B1 KR101817019 B1 KR 101817019B1
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박진영
강선두
박현석
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 내 부하에 대한 전력 공급을 제어하는 차량용 제어기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제어기는, 제1 단자가 접지 단자와 연결되고 제2 단자가 출력 단자와 연결되며 제3 단자로 입력되는 스위칭 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되는 스위칭 소자, 컬렉터 단자가 상기 출력 단자와 연결되고 이미터 단자가 접지 단자와 연결되는 npn 트랜지스터, 상기 출력 단자와 상기 npn 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 연결되는 제1 저항, 이미터 단자가 제3 전원 단자와 연결되고 컬렉터 단자가 상기 npn 트랜지스터의 베이스 단자와 연결되며 베이스 단자가 상기 출력 단자와 연결되는 pnp 트랜지스터 및 상기 출력 단자에서 측정되는 측정 전압 및 상기 제1 저항에 흐르는 진단 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 부하에 전원을 공급하는 제2 전원의 단락 여부 및 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간의 단선 여부 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 제어기{CONTROLLER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 내 부하에 대한 전력 공급을 제어하는 차량용 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자의 편의를 돕기 위해, 전열시트, 와이퍼, 히터, 열선, 에어컨, 오디오, 사이드 미러(side mirror), 안개등, 헤드램프, 브레이크 등, 비상등, 실내등, 창문, 조향장치(Electric Power Steering, EPS) 등을 포함하는 전장 부하가 설치되어 있다. 또한 최근에는 차량의 구동 계통, 연료 공급 계통 등 주요 계통에 포함되는 각종 부하들, 예컨대 솔레노이드 밸브 또는 액추에이터를 전자적으로 제어한다. 이와 같은 부하들을 제어하기 위해서는 차량 내부에 설치되는 배터리와 같은 전원을 통해 각 부하들에 전력이 공급되어야 한다. 이에 따라서 차량에는 각 부하들에 대한 전력 공급을 제어하기 위한 차량용 제어기가 구비된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 차량용 제어기(102)는 출력 단자(108)를 통해 차량 내 부하(110)와 연결된다. 부하(110)는 제2 전원(V2), 예컨대 차량 내에 장착되는 배터리 등을 통해 전력을 공급받는다. 차량용 제어기(102)는 이하에서 설명되는 스위칭 동작을 통해 제2 전원(V2)을 통한 부하(110)로의 전력 공급을 제어한다.
차량용 제어기(102)는 제어부(104) 및 스위칭 소자(TR)를 포함한다. 제어부(104)는 스위칭 소자(TR)의 제3 단자를 통해 스위칭 신호(SS)를 인가하여 스위칭 소자(TR)를 턴 온 또는 턴 오프 시킨다. 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(TR)가 npn 트랜지스터일 경우 제어부(104)는 스위칭 소자(TR)의 제3 단자, 즉 베이스 단자를 통해 스위칭 신호, 즉 턴 온 신호 또는 턴 오프 신호를 입력함으로써 스위칭 소자(TR)를 턴 온 또는 턴 오프 시킬 수 있다.
스위칭 소자(TR)는 제3 단자로 입력되는 스위칭 신호(SS)에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 소자이다. 스위칭 소자(TR)의 제1 단자, 예컨대 컬렉터 단자는 출력 단자(108)와 연결되고, 스위칭 소자(TR)의 제2 단자, 예컨대 이미터 단자는 접지 단자와 연결된다.
제어부(104)가 스위칭 소자(TR)의 제3 단자를 통해 턴 온 신호를 인가할 경우 스위칭 소자(TR)가 턴 온된다. 그에 따라 제2 전원(V2)-부하(110)-출력 단자(108)-스위칭 소자(TR)-접지 단자 방향으로 전류 경로가 형성된다. 이에 따라서 제2 전원(V2)을 통해 부하(110)에 전력이 공급될 수 있다.
한편, 제어부(104)가 스위칭 소자(TR)의 제3 단자를 통해 턴 오프 신호를 인가할 경우 스위칭 소자(TR)가 턴 오프된다. 그에 따라 제2 전원(V2)에서 스위칭 소자(TR) 방향으로 흐르던 전류는 더 이상 흐르지 않게 된다. 따라서 제2 전원(V2)을 통한 부하(110)로의 전력 공급이 중단된다.
이와 같이 제어부(104)는 스위칭 신호(SS)를 통해 제2 전원(V2)에 의한 부하(110)로의 전력 공급을 제어할 수 있다.
한편, 종래 기술에 따른 차량용 제어기(102)는 차량용 제어기(102) 내부의 상태를 진단하기 위한 진단부(106)를 구비할 수 있다. 진단부(106)의 일단은 스위칭 소자(TR)의 제1 단자 및 출력 단자(108)의 접속점(14)에 연결되며 진단부(106)의 타단은 접지 단자와 연결된다. 진단부(106)는 차량용 제어기(102)의 동작 과정에서 진단부(106)에 흐르는 진단 전류 및 출력 단자(108)의 전압을 측정하고, 진단 전류의 방향과 출력 단자(108)의 전압 크기를 기초로 차량용 제어기(102)의 상태, 즉 차량용 제어기(102)가 정상적으로 동작하는지 아니면 이상이 발생했는지 여부를 판단한다.
또한 제1 전원(V1)과 진단부(106) 사이에는 제2 전원(V2)에서 제1 전원(V1) 방향으로 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 내부 역접속 방지 다이오드(D1) 및 전류 크기의 제한을 위한 저항(R1)이 연결될 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 제어기와 부하 사이에 단선이 발생한 경우를 나타내는 회로도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 차량용 제어기의 부하와 접지 단자 사이에 단락이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다. 도 2 및 도 3에서 스위칭 소자(TR)는 각각 턴 오프 상태를 유지하고 있다.
종래에는 도 2 및 도 3과 같이 접속점(14)과 출력 단자(108) 사이에 연결되는 외부 역접속 방지 다이오드(D2)의 애노드 단자(12)의 전압을 측정한다. 종래 기술에 따른 제어부(104)는 이와 같이 측정되는 애노드 단자(12)의 전압, 그리고 진단부(106)에 흐르는 진단 전류에 기초하여 도 1과 같은 정상 상태, 도 2와 같은 단선 상태 및 도 3과 같은 단락 상태를 진단한다.
보다 구체적으로, 제어부(104)는 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태일 때 애노드 단자(12)에서 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압(예컨대, 1V) 이상인 경우에는 도 1과 같이 회로에 단선 또는 단락이 발생하지 않은 정상 상태로 판단을 내린다.
그러나 제어부(104)는 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태일 때 애노드 단자(12)에서 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 미만인 경우, 애노드 단자(12)에서 측정된 전류에 기초하여 도 2와 같은 단선 상태 및 도 3과 같은 단락 상태를 진단한다. 만약 도 2 및 도 3에서 각각 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재하지 않는다고 가정할 경우, 도 2와 같이 단선이 발생하면 진단부(106)에는 정방향(제1 전원(V1) 에서 진단부(106)를 향하는 방향)으로 진단 전류가 흐르게 되고, 도 3과 같은 단락(Short Circuit to Ground, SCG) 상황에서는 역방향(제1 전원(V1)에서 출력 단자(108)를 향하는 방향)의 진단 전류가 흐르게 된다.
따라서 제어부(104)는 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재하지 않는 상황에서 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태일 때 애노드 단자(12)에서 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 미만인 경우, 진단 전류의 방향을 기초로 도 2의 단선 상태와 도 3의 단락 상태를 구별할 수 있다.
그런데 도 2 및 도 3과 같이 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재할 경우, 도 2와 같이 단선이 발생하면 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재하지 않는 경우와 동일하게 제2 전원(V2)에서 출력 단자(108)을 통해 진단부(106)으로 흐르는 전류는 발생하지 않고 정방향(제1 전원(V1) 에서 진단부(106)를 향하는 방향)으로 진단 전류가 흐르게 된다. 따라서 도 2와 같이 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재하는 상황에서 단선이 발생하면 제어부(104)는 진단 전류의 방향을 기초로 회로에 단선이 발생한 것으로 판단을 내린다.
그러나 도 3과 같은 단락 상황에서는 외부 역접속 방지 다이오드(D2)로 인해 제1 전원(V1)에서 출력 단자(108) 방향으로 전류가 흐르지 못하고 제1 전원(V1)에서 진단부(106)를 향하는 전류만 흐르게 된다. 따라서 도 3과 같이 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 존재하는 상황에서 단락이 발생한 경우에도 도 2의 단선 상황과 같이 진단부(106)에 정방향의 진단 전류가 흐르므로 제어부(104)는 진단 전류의 방향을 기초로 회로에 단락이 아닌 단선이 발생한 것으로 판단을 내린다.
결국 종래 기술에 따르면 외부 역접속 방지 다이오드(D2)의 존재로 인하여 도 2와 같은 단선(open) 현상 및 도 3과 같은 단락(SCG) 현상이 구별될 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 차량용 제어기와 부하 사이의 연결 상태를 정확하게 판별할 수 있는 새로운 차량용 제어기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 차량용 제어기와 부하 사이의 단선 현상 및 부하와 접지 단자 사이의 단락 현상을 구별할 수 있는 새로운 차량용 제어기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량 내 부하에 대한 전력 공급을 제어하는 차량용 제어기에 있어서, 제1 단자가 접지 단자와 연결되고 제2 단자가 출력 단자와 연결되며 제3 단자로 입력되는 스위칭 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되는 스위칭 소자, 컬렉터 단자가 상기 출력 단자와 연결되고 이미터 단자가 접지 단자와 연결되는 npn 트랜지스터, 상기 출력 단자와 상기 npn 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 연결되는 제1 저항, 이미터 단자가 제3 전원 단자와 연결되고 컬렉터 단자가 상기 npn 트랜지스터의 베이스 단자와 연결되며 베이스 단자가 상기 출력 단자와 연결되는 pnp 트랜지스터 및 상기 출력 단자에서 측정되는 측정 전압 및 상기 제1 저항에 흐르는 진단 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 부하에 전원을 공급하는 제2 전원의 단락 여부 및 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간의 단선 여부 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 이상일 경우 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간의 연결 상태가 정상인 것으로 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만이고 상기 제1 저항에 진단 전류가 흐르지 않을 경우 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간에 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만이고 상기 제1 저항에 진단 전류가 흐를 경우 경우 상기 제2 전원에 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 차량용 제어기는 상기 제1 저항과 상기 출력 단자 사이에 연결되는 외부 역접속 방지 다이오드를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 차량용 제어기는 상기 npn 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 pnp 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 연결되는 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 차량용 제어기는 상기 pnp 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결되는 제3 저항을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 차량용 제어기를 구동함에 있어서 차량용 제어기와 부하 사이의 연결 상태를 정확하게 판별할 수 있는 장점이 있다.
또한 전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 차량용 제어기를 구동함에 있어서 차량용 제어기와 부하 사이의 단선 현상 및 부하와 접지 단자 사이의 단락 현상을 구별할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 제어기와 부하 사이에 단선이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 차량용 제어기의 부하와 접지 단자 사이에 단락이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 차량용 제어기와 부하 사이에 단선이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 차량용 제어기의 부하와 접지 단자 사이에 단락이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제어기(402)는 출력 단자(408)를 통해 차량 내 부하(410)와 연결된다. 부하(410)는 제2 전원(V2), 예컨대 차량 내에 장착되는 배터리 등을 통해 전력을 공급받는다. 차량용 제어기(402)는 이하에서 설명되는 스위칭 동작을 통해 제2 전원(V2)을 통한 부하(410)로의 전력 공급을 제어한다.
차량용 제어기(402)는 제어부(404) 및 스위칭 소자(TR1)를 포함한다. 제어부(404)는 스위칭 소자(TR1)의 제3 단자를 통해 스위칭 신호(SS)를 인가하여 스위칭 소자(TR1)를 턴 온 또는 턴 오프 시킨다. 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(TR1)가 npn 트랜지스터일 경우 제어부(104)는 스위칭 소자(TR1)의 제3 단자, 즉 베이스 단자를 통해 스위칭 신호, 즉 턴 온 신호 또는 턴 오프 신호를 입력함으로써 스위칭 소자(TR1)를 턴 온 또는 턴 오프 시킬 수 있다.
스위칭 소자(TR1)는 제3 단자로 입력되는 스위칭 신호(SS)에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 소자이다. 스위칭 소자(TR1)의 제1 단자, 예컨대 컬렉터 단자는 출력 단자(108)와 연결되고, 스위칭 소자(TR1)의 제2 단자, 예컨대 이미터 단자는 접지 단자와 연결된다.
참고로 도 4, 도 5, 도 6에 도시된 실시예에는 스위칭 소자(TR1)의 예시로서 npn 트랜지스터가 도시되어 있다. 이하에서는 스위칭 소자(TR1)의 컬렉터 단자를 제1 단자로, 이미터 단자를 제2 단자로, 베이스 단자를 제3 단자로 지칭한다. 그러나 실시예에 따라서 스위칭 소자(TR1)의 종류는 pnp 트랜지스터, BJT, FET, IGBT 등으로 달라질 수 있다. 또한 스위칭 소자(TR1)의 종류에 따라서 제1 단자, 제2 단자, 제3 단자의 위치 또한 달라질 수 있다. 예컨대 스위칭 소자(TR1)가 pnp 트랜지스터일 경우 제1 단자는 이미터 단자, 제2 단자는 컬렉터 단자, 제3 단자는 베이스 단자가 될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제어부(404)가 스위칭 소자(TR1)의 제3 단자를 통해 턴 온 신호를 인가할 경우 스위칭 소자(TR1)가 턴 온된다. 그에 따라 제2 전원(V2)-부하(410)-출력 단자(408)-스위칭 소자(TR1)-접지 단자 방향으로 전류 경로가 형성된다. 이에 따라서 제2 전원(V2)을 통해 부하(410)에 전력이 공급될 수 있다.
한편, 제어부(404)가 스위칭 소자(TR1)의 제3 단자를 통해 턴 오프 신호를 인가할 경우 스위칭 소자(TR1)가 턴 오프된다. 그에 따라 제2 전원(V2)에서 스위칭 소자(TR1) 방향으로 흐르던 전류는 더 이상 흐르지 않게 된다. 따라서 제2 전원(V2)을 통한 부하(410)로의 전력 공급이 중단된다.
이와 같이 제어부(404)는 스위칭 신호(SS)를 통해 스위칭 소자(TR1)를 턴 온 또는 턴 오프시킴으로써 제2 전원(V2)에 의한 부하(410)로의 전력 공급을 제어할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 스위칭 소자(TR1)의 제1 단자는 접속점(52)을 통해 진단부(406)의 일단과 연결된다. 진단부(406)의 타단은 접지 단자와 연결된다. 그리고 진단부(406)에는 진단부(406)의 동작을 위한 전원을 공급하는 제4 전원(V4)이 연결된다.
또한 차량용 제어기(402)는 npn 트랜지스터(TR2) 및 pnp 트랜지스터(TR3)을 포함한다. npn 트랜지스터(TR2)의 컬렉터 단자는 접속점(54)을 통해 출력 단자(408)와 연결되고, npn 트랜지스터(TR2)의 이미터 단자는 접지 단자와 연결된다. 그리고 출력 단자(408)와 npn 트랜지스터(TR2)의 컬렉터 단자 사이에는 제1 저항(R1)이 연결된다.
또한 pnp 트랜지스터(TR3)의 이미터 단자는 제3 전원 단자(V3)와 연결되고 pnp 트랜지스터(TR3)의 컬렉터 단자는 npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자와 연결된다. 그리고 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자는 접속점(58)을 통해 출력 단자(408)와 연결된다.
한편, npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자와 pnp 트랜지스터(TR3)의 컬렉터 단자 사이에는 npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자로 유입되는 전류 크기를 제한하여 npn 트랜지스터(TR2)의 소손을 방지하기 위한 제2 저항(R2)이 연결될 수 있다. 또한 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자와 출력 단자(408) 사이에는 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자로 유입되는 전류 크기를 제한하여 pnp 트랜지스터(TR3)의 소손을 방지하기 위한 제3 저항(R3)이 연결될 수 있다.
또한 도 4와 같이 제1 저항(R1)과 출력 단자(408) 사이에는 제1 전원(V1)이 연결될 수 있다. 제1 전원(V1)과 접속점(56) 사이에는 스위칭 소자(TR1)가 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 바뀔 때 발생하는 서지 현상을 방지하기 위한 다이오드(D1)가 연결될 수 있다. 또한 제1 저항(R1)과 출력 단자(408) 사이에는 스위칭 소자(TR1)의 턴 오프 시 부하(410)로의 의도하지 않은 전류 유입을 방지하기 위한 외부 역접속 방지 다이오드(D2)가 연결될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제어부(404)는 출력 단자(408)에서 측정되는 측정 전압 및 제1 저항(R1)에 흐르는 진단 전류 중 적어도 하나에 기초하여 부하(410)에 전원을 공급하는 제2 전원(V2)의 단락 여부 및 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 단선 여부 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 차량용 제어기(402)에 포함된 제어부(404)가 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 판단하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하에서 제1 전원(V1) 및 제2 전원(V2)은 각각 12V의 전압을 공급하고, 제3 전원(V3)은 5V의 전압을 공급하는 것으로 가정하나, 제1 전원(V1), 제2 전원(V2), 제3 전원(V3)이 각각 공급하는 전압의 크기는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
제어부(404)가 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위해서는 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태여야 한다. 따라서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 스위칭 소자(TR)에 턴 오프 신호를 인가하여 스위칭 소자(TR)를 턴 오프시킨다. 그리고 나서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 출력 단자(408)에서 측정 전압을 측정하고, 측정된 측정 전압을 미리 설정된 기준 전압(예컨대, 3V)과 비교한다.
도 4에 도시된 바와 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간에 단선이나 단락이 발생하지 않은 정상적인 상태가 유지될 경우, 제2 전원(V2)에 의해서 출력 단자(408)의 전압은 항상 일정 전압(예컨대, 10V) 이상으로 유지된다. 따라서 출력 단자(408)에서 측정된 측정 전압은 미리 설정된 기준 전압(예컨대, 3V) 이상으로 나타나므로 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태가 정상인 것으로 판단한다.
한편, 도 4와 같은 상황에서 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자에는 10V 이상의 전압이 인가되는데, 이와 같이 베이스 단자에 인가되는 전압의 크기는 pnp 트랜지스터(TR3)의 이미터 단자에 인가되는 전압의 크기(5V)보다 크다. 따라서 pnp 트랜지스터(TR3)는 턴 오프 상태를 유지한다.
또한 pnp 트랜지스터(TR3)가 턴 오프되면 pnp 트랜지스터(TR3)를 통해 전류가 흐르지 않으므로 pnp 트랜지스터(TR3)의 콜렉터 단자에서 npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자 방향으로 전류가 흐르지 않는다. 따라서 npn 트랜지스터(TR2) 또한 턴 오프 상태를 유지한다.
결국 제어부(404)는 출력 단자(408)에서 측정된 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 이상으로 나타나면 도 4와 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간에 단선이나 단락이 발생하지 않은 정상적인 상태인 것으로 판단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 차량용 제어기와 부하 사이에 단선이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
제어부(404)가 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위해서는 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태여야 한다. 따라서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 스위칭 소자(TR)에 턴 오프 신호를 인가하여 스위칭 소자(TR)를 턴 오프시킨다. 그리고 나서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 출력 단자(408)에서 측정 전압을 측정하고, 측정된 측정 전압을 미리 설정된 기준 전압(예컨대, 3V)과 비교한다.
스위칭 소자(TR)가 턴 오프된 상태에서 도 5와 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 사이에 단선이 발생하면, 출력 단자(408)는 플로팅 상태를 나타내게 된다. 따라서 출력 단자(408)에서 측정되는 측정 전압의 크기는 기준 전압 미만으로 나타나게 된다. 이와 같이 출력 단자(408)에서 측정되는 측정 전압의 크기가 기준 전압 미만으로 나타나게 되면, 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태가 정상이 아닌 것으로 판단한다.
한편, 도 5와 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간에 단선이 발생하면 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자에는 전압이 인가되지 않는다. 따라서 pnp 트랜지스터(TR3)는 턴 오프 상태를 유지한다.
또한 pnp 트랜지스터(TR3)가 턴 오프되면 pnp 트랜지스터(TR3)를 통해 전류가 흐르지 않으므로 pnp 트랜지스터(TR3)의 콜렉터 단자에서 npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자 방향으로 전류가 흐르지 않는다. 따라서 npn 트랜지스터(TR2) 또한 턴 오프 상태를 유지한다. 따라서, 제1 저항(R1)에는 전류가 흐르지 않게 된다.
이에 따라 제어부(404)는 출력 단자(408)에서 측정된 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만으로 나타나면 제1 저항(R1)에 흐르는 진단 전류의 크기를 측정한다. 만약 측정 결과 진단 전류가 0으로 나타나게 되면, 다시 말해서 제1 저항(R1)에 진단 전류가 흐르지 않는 것으로 확인되면, 제어부(404)는 도 5와 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간에 단선이 발생한 것으로 판단한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 차량용 제어기의 부하와 접지 단자 사이에 단락이 발생한 경우를 나타내는 회로도이다.
제어부(404)가 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위해서는 스위칭 소자(TR)가 턴 오프 상태여야 한다. 따라서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 스위칭 소자(TR)에 턴 오프 신호를 인가하여 스위칭 소자(TR)를 턴 오프시킨다. 그리고 나서 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태를 확인하기 위하여 출력 단자(408)에서 측정 전압을 측정하고, 측정된 측정 전압을 미리 설정된 기준 전압(예컨대, 3V)과 비교한다.
스위칭 소자(TR)가 턴 오프된 상태에서 도 6과 같이 부하(410)와 접지 단자 사이에 단락이(SCG)이 발생하면, 출력 단자(408)는 접지 단자와 동일한 전위를 나타내게 된다. 따라서 출력 단자(408)에서 측정되는 측정 전압의 크기는 기준 전압 미만으로 나타나게 된다. 이와 같이 출력 단자(408)에서 측정되는 측정 전압의 크기가 기준 전압 미만으로 나타나게 되면, 제어부(404)는 차량용 제어기(402)와 부하(410) 간의 연결 상태가 정상이 아닌 것으로 판단한다.
한편, 도 6과 같이 부하(410)와 접지 단자 사이에 단락(SCG)이 발생하면 pnp 트랜지스터(TR3)의 베이스 단자에 인가되는 전압의 크기는 이미터 단자에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다. 따라서 pnp 트랜지스터(TR3)는 턴 온 상태를 유지한다.
또한 pnp 트랜지스터(TR3)가 턴 온되면 pnp 트랜지스터(TR3)를 통해 전류가 흐르므로 pnp 트랜지스터(TR3)의 콜렉터 단자에서 npn 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자 방향으로 전류가 흐른다. 따라서 npn 트랜지스터(TR2) 또한 턴 온 상태를 유지한다. npn 트랜지스터(TR2)가 턴 온됨에 따라서, 도 6과 같이 진단부(406)에서 제1 저항(R1)을 거쳐 접지 방향으로 진단 전류(I1)가 흐르게 된다.
이에 따라 제어부(404)는 출력 단자(408)에서 측정된 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만으로 나타나면 제1 저항(R1)에 흐르는 진단 전류(I1)의 크기를 측정한다. 만약 측정 결과 진단 전류(I1)가 미리 설정된 기준 전류(예컨대, 1A) 이상으로 나타나게 되면, 다시 말해서 제1 저항(R1)에 진단 전류(I1)가 흐르는 것이 확인되면, 제어부(404)는 도 6과 같이 부하(410)와 접지 단자 사이에 단락이 발생한 것으로 판단한다.
한편, 도 5나 도 6과 같이 차량용 제어기(402)와 부하(410) 사이에 단선이 발생하거나 부하(410)에 단락이 발생한 것으로 판단하면, 제어부(404)는 단락 또는 단선을 알리기 위한 알람 신호를 발생시킬 수 있다. 제어부(404)는 알람 신호를 차량 내 디스플레이나 스피커로 전달하여 사용자에게 이상 발생을 알릴 수 있으며, 알람 신호를 차량과 연결된 외부 진단기로 전달하여 사용자에게 이상 발생을 알릴 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 진단 노드에서 측정된 측정 전압 및 부하에 흐르는 측정 전류를 기초로 차량용 제어기(402)와 부하(410) 사이의 연결 상태를 정확하게 판단할 수 있다.
특히 본 발명에 따르면 차량용 제어기(402)와 부하(410) 사이에서 발생하는 단선과 부하(410)와 접지 단자가 연결되는 단락(SCG)을 정확하게 구별할 수 있다는 장점이 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
402: 차량용 제어기
404: 제어부
406: 진단부
408: 출력 단자
410: 부하

Claims (7)

  1. 차량 내 부하에 대한 전력 공급을 제어하는 차량용 제어기에 있어서,
    제1 단자가 접지 단자와 연결되고 제2 단자가 출력 단자와 연결되며 제3 단자로 입력되는 스위칭 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되는 스위칭 소자;
    컬렉터 단자가 상기 출력 단자와 연결되고 이미터 단자가 접지 단자와 연결되는 npn 트랜지스터;
    상기 출력 단자와 상기 npn 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 연결되는 제1 저항;
    이미터 단자가 제3 전원 단자와 연결되고 컬렉터 단자가 상기 npn 트랜지스터의 베이스 단자와 연결되며 베이스 단자가 상기 출력 단자와 연결되는 pnp 트랜지스터; 및
    상기 출력 단자에서 측정되는 측정 전압 및 상기 제1 저항에 흐르는 진단 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 부하에 전원을 공급하는 제2 전원의 단락 여부 및 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간의 단선 여부 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함하는
    차량용 제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 이상일 경우 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간의 연결 상태가 정상인 것으로 판단하는
    차량용 제어기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만이고 상기 제1 저항에 진단 전류가 흐르지 않을 경우 상기 차량용 제어기와 상기 부하 간에 단선이 발생한 것으로 판단하는
    차량용 제어기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 스위칭 소자가 턴 오프 상태일 때 상기 측정 전압이 미리 설정된 기준 전압 미만이고 상기 제1 저항에 진단 전류가 흐를 경우 경우 상기 제2 전원에 단락이 발생한 것으로 판단하는
    차량용 제어기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항과 상기 출력 단자 사이에 연결되는 외부 역접속 방지 다이오드를 더 포함하는
    차량용 제어기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 npn 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 pnp 트랜지스터의 컬렉터 단자 사이에 연결되는 제2 저항을 더 포함하는
    차량용 제어기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 pnp 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결되는 제3 저항을 더 포함하는
    차량용 제어기.
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JP2001037069A (ja) * 1999-07-15 2001-02-09 Anden 断線検出機能を有する負荷駆動装置
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